四、(共 2 小题，共 30 分)
( ) 1、（20 分）某铝单晶在外加拉应力作用下，首先开动的滑移系为 11 1 011：
a）（6 分）若滑移是由刃型位错运动引起的，给出柏氏矢量和位错线的方向、滑移 时位错线运动的方向、晶体运动的方向。
b）（7 分）假定拉伸轴方向为 001， = 106 Pa ，求在上述滑移面上该刃型位错
26Βιβλιοθήκη 6，三、（35 分）
（1）黑色，先增大后减小。（4 分）
（2）先共析铁素体。（4 分）
（3）（5 分）见图
（4）包晶偏析是由于包晶反应过程中生成的新相包裹在先析出相的周围，阻碍反应的进一步发生，从而导
致包晶反应不完全的现象。枝晶偏析是在非平衡凝固过程中先结晶部分的成分与后结晶部分的成分不同，
如果固相以枝晶的形式长大，就会出现枝晶偏析。（5 分）
2、（10 分）面心立方晶体中，(111)面上的单位位错 b = a 1 10 ，在 (111)面上分解 2
为两个 Shockley 不全位错，写出该位错反应并判断能否进行。
三、(共 5 小题，共 35 分)
1、（4 分）过共析钢中的网状渗碳体组织被苦味酸溶液腐蚀后，光学显微镜下的渗碳
体呈
色。在平衡状态时，随着碳含量的增加，碳钢的强度
（3）（8 分）证明：假如立方晶系有一晶面族{HKL}，其中必有一个晶面过原点，假设(hkl)为不过原点且
平行于过原点晶面的离原点最近的晶面。晶面与三个坐标轴的交点分别为 A、B、C，则：A：[a/h,0,0]，B：
[0, a/k,0]，C：[0,0,a/l]
c
AB= [-a/h,a/k,0]，BC= [0,-a/k,a/l]
。
2、（4 分）下图所示为室温下 45 钢的平衡组织，其中白色的块状组织为
。
报考专业：
考生姓名：
第三（2）题图
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3、（5 分）假设平衡分配系数 k0<1，画示意图简述产生成分过冷的原因。 4、（5 分）包晶偏析和枝晶偏析的形成原因分别是什么？ 5、（17 分）在 Fe-Fe3C 相图中为什么没有马氏体和贝氏体的相区？用热分析曲线示意 性的表示碳含量 4.0%（质量分数）的铁碳合金在平衡冷却过程中发生的转变，并分 别画出该合金在 1160℃、1130℃和室温下的组织示意图。
第2页共3页
第七题图
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B 卷参考答案
一、针对理想晶体结构，回答以下问题：（20 分）
( ) （1） (212) 晶面与 1 1 1 和 (101)同属于一个晶带，晶带轴为 1 01 。（5 分）
（2）α-Fe，V，Nb，Mo，B 等，BCC 结构的八面体间隙 rB rA =0.154。（7 分）
假设 ON 为立方晶系中的一个晶向，晶向指数为[hkl]，
C
ON AB = 0 ON BC = 0 则： 所以ON ⊥ AB，ON ⊥ BC
即ON ⊥ 面ABC
命题得证。
二、针对晶体中的缺陷，回答以下问题：（15 分）
NB
b
o
A
a
（1）大角度晶界、小角度晶界、孪晶界。（5 分）
（2） a 110 → a 211 + a 121 反应可以进行，需计算能量条件。（10 分）
带？求出晶带轴。
2、（7 分）列出三种具有 BCC 结构的金属单质，计算其八面体间隙的大小，以 rB rA
的形式给出。
3、（8 分）证明立方晶系始终有 hkl方向垂直于 (hkl)晶面。
二、(共 2 小题，共 15 分)
针对晶体中的缺陷，回答以下问题：
1、（5 分）根据晶粒的位向差及其结构特点，晶界有哪些类型？
构说明材料在冷拔和热处理过程中组织和性能的变化。
五、(共 3 小题，共 15 分) 钢的渗碳处理是常用的化学热处理工艺之一，可以显著提高钢的表面强 度、硬度和耐磨性。请回答下列问题。
1、（3 分）C 在 γ-Fe 中扩散的微观机制是什么？ 2、（5 分）奥氏体是 FCC 结构，致密度较高，C 在奥氏体中的扩散速度似乎较慢，但 渗碳的温度仍选择在奥氏体化的范围，其原因何在？ 3、（7 分）若维持表面 C 浓度 1.0%（质量分数），在 850℃对一块纯铁试样进行长时 间的渗碳处理，试画出试样中的相分布及 C 浓度分布示意图。
所受力的大小和方向（已知铝的点阵常数 a = 0.4049 nm ）。
c）（7 分）将上述铝单晶换成多晶体，位错运动的阻力会增大吗？为什么？材料的 宏观力学性能会有什么变化？
2、（10 分）在生产某种高强铜合金导线时，需先对其进行大变形量的冷拔变形，而
后还需经过一定的热处理才能使用。分析制定该工艺的原理，从金相组织和位错亚结
（5）因为 Fe-Fe3C 相图为平衡相图，马氏体和贝氏体为非平衡转变的产物。（17 分）
1
三（3）图
三（5）图
四、（30 分）
（1）a）柏氏矢量 a 011/2，位错线 2 1 1 ，位错线运动方向 011，晶体运动方向 011。（6 分）
b）（7 分）
c）位错运动的阻力会增大，晶界会阻碍位错的运动，进而使材料的强度增加。（7 分） （2）冷拔是为了增强铜导线的强度，而热处理是为了消除冷变形的残余应力。冷拔后材料中为典型的冷变 形组织，晶粒沿拉拔方向呈纤维状，强度高但脆性大。热处理后，铜导线发生了回复，消除了大部分的残 余应力，但此时强度降低并不大，故而可以保持较好的性能。（10 分） 五、（15 分）钢的渗碳处理是常用的化学热处理工艺之一，可以显著提高钢的表面强度、硬度和耐磨性。 请回答下列问题。 （1）间隙扩散机制。（3 分） （2）奥氏体所在的温度区间比较高，有利于扩散；奥氏体中碳的溶解度大。（5 分） （3）（7 分）
六、(共 2 小题，共 15 分)
1、（6 分）什么是调幅分解？什么是脱溶转变？ 2、（9 分）如果对一个 Al-4%Cu 试样采取淬火处理是否能获得显著的强化效果？为什 么？要提高其强度应该采取什么样的工艺措施？并简要说明相应的原理。
七、(共 2 小题，共 20 分)
1、（6 分）写出三元合金相图中可能发生的三相平衡转变。说明不同类型的转变在垂 直截面图和水平截面图中的特点。 2、（14 分）下图为 Ti-Sn-V 三元合金相图的液相面投影图，图中有几个四相平衡反应？ 分别写出反应式。写出 10%Ti-50%Sn-40%V 合金在平衡冷却过程中的初生相。图中 哪一个四相平衡反应的转变温度最低？
准考证号码：
密封线内不要写题
2020 年全国硕士研究生招生考试初试自命题试题 （ B 卷)
科目代码： 810 科目名称： 金属材料科学基础
注意：所有答题内容必须写在答题纸上，写在试题或草稿纸上的一律无效；考 完后试题随答题纸交回。
一、(共 3 小题，共 20 分) 针对理想晶体结构，回答以下问题：
1、（5 分） (20 1)、 (241)、 (212) 晶面中有哪些晶面与 (11 1)和 (101)同属于一个晶